Полимерная композиция для заливки пьезокерамических приемоизлучающих модулей
Патент 2552740
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Полимерная композиция для заливки пьезокерамических приемоизлучающих модулей
Изобретение относится к химической технологии получения герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамического приборостроения, в частности при изготовлении ультразвуковых приемоизлучающих модулей для бесконтактных датчиков уровня топлива. Полимерная композиция включает эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, наполнители, аминный отвердитель, модифицирующие добавки - циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата, и наполнитель. В качестве наполнителя композиция содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III). Полимерная композиция обладает повышенной скоростью звука и акустическим импедансом. Приемоизлучающие модули для датчиков уровня топлива, залитые полимерной композицией, обладают повышенным коэффициентом преобразования и устойчивостью к вибровоздействиям. 1 табл., 8 пр.
Реферат
Изобретение относится к химической технологии герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамического приборостроения, в частности, при изготовлении ультразвуковых приемоизлучающих модулей для бесконтактных датчиков уровня топлива, работающих в диапазоне частот 500÷1500 кГц. В качестве ультразвуковых приемоизлучающих модулей используются преобразователи на основе пьезокерамического материала системы титанат-цирконата свинца, например, ЦТС-19.
Полимерная композиция должна обеспечивать акустический контакт между пьезоэлементом и металлическим днищем топливного бака, максимальный уровень отраженного от поверхности раздела «жидкость - воздух» ультразвукового импульса и устойчивость приемоизлучающих модулей к вибрационным воздействиям.
Известна полимерная композиция для заливки пьезокомпозитных элементов, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, полидиенуретандиэпоксид и продукт взаимодействия дифенилметадиизоцианата и глицидола при молярном соотношении компонентов от 1,0÷1,1 до 1,0÷1,5 [1]. Однако при заливке приемоизлучающих модулей для ультразвуковых датчиков уровня топлива известной композицией не обеспечивается хороший акустический контакт с металлической поверхностью, что приводит к ухудшению технических характеристик датчика.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является полимерная композиция для сборки электронных медицинских приборов, включающая эпоксидную диановую смолу, алифатический аминный отвердитель, в качестве модифицирующих добавок - эпоксидную алифатическую смолу, продукт согидролиза метилтрихлорсилана с диметилдихлорсиланом и наполнитель [2].
Полимерная композиция по прототипу характеризуется повышенным акустическим импедансом и адгезионной прочностью к пьезокерамическим материалам. Однако скорость звука в известной полимерной композиции относительно невысока, что также ухудшает акустический контакт между пьезоэлементом и металлическим днищем топливного бака, следствием чего является уменьшение амплитуды отраженного эхо-сигнала.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в улучшении технических характеристик ультразвуковых приемоизлучающих модулей для датчиков уровня топлива, залитых полимерной композицией по настоящему изобретению.
Поставленная задача решается в полимерной композиции для заливки приемоизлучающих модулей, включающей эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, например диэтилентриамин, в качестве неорганических наполнителей содержащей оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержащей циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0 при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола | 5,0÷15,0 |
| Алифатический аминный отвердитель | 12,0÷18,0 |
| Циклогексанол | 10,5÷12,5 |
| Указанная смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 200÷300 |
| Оксид хрома (III) | 4÷6 |
Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что полимерная композиция в своем составе в качестве неорганических наполнителей содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержит циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0.
Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении технических характеристик ультразвуковых приемоизлучающих модулей, залитых полимерной композицией.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Стандарты, в соответствии с которыми выпускаются использованные вещества, приведены ниже.
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | ГОСТ 10587-84 |
| Эпоксидные алифатические смолы ДЭГ-1 | |
| и ТЭГ-1 | ТУ 2225-027-00203306-97 |
| Алифатический аминный отвердитель | ТУ 6-09-2955-73 |
| Циклогексанол | ТУ 113-03-358-83 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | ТУ 113-38-95-90 |
| Оксид вольфрама (VI) | ТУ 6-09-17-250-79 |
| Оксид хрома (III) | ГОСТ 2912-79 |
Пример 1.
В ступке перетирают 350 масс.ч. оксида вольфрама (VI) и 6 масс.ч. оксида хрома (III), добавляют 100 масс.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 15 масс.ч. эпоксидной алифатической смол ДЭГ-1 и 10 масс.ч. циклогексанола. Смесь еще раз перетирают в течение не менее десяти минут, нагревают до 65°C, затем по частям добавляют 9 масс.ч. толуилендиизоцианата 80/20 и перемешивают в течение 3÷5 минут. Далее реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и добавляют 18 масс.ч. диэтилентриамина и 252 масс.ч. смеси оксида вольфрама и оксида хрома. Получившуюся смесь перетирают в ступке в течение 2÷3 минут.
В примере 1 взяты запредельные соотношения толуилендиизоцианата и циклогексанола - ниже нижнего предела.
Пример 2.
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 15,0 |
| Циклогексанол | 10,5 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 250 |
| Оксид хрома (III) | 5,0 |
| Полиэтиленполиамины | 18,0 |
Пример 3.
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 12,0 |
| Циклогексанол | 11,0 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 260,0 |
| Оксид хрома (III) | 5,2 |
| Полиэтиленполиамины | 15,0 |
Пример 4.
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 8,0 |
| Циклогексанол | 12,5 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 280,0 |
| Оксид хрома (III) | 5,6 |
| Полиэтиленполиамины | 12,0 |
Пример 5.
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 7,0 |
| Циклогексанол | 12,0 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 240 |
| Оксид хрома (III) | 4,8 |
| Полиэтиленполиамины | 12,0 |
Пример 6.
Осуществляют аналогично примеру 1, но при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0 |
| Циклогексанол | 13,0 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 200 |
| Оксид хрома (III) | 4,0 |
| Полиэтиленполиамины | 12,0 |
Пример 7. Осуществляют аналогично примеру 1 при молярном отношении циклогексанола и толуилендиизоцианата 2,2÷1,0 при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0 |
| Циклогексанол | 12,4 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 200 |
| Оксид хрома (III) | 4,0 |
| Полиэтиленполиамины | 12,0 |
Пример 8. Осуществляют аналогично примеру 1 при молярном отношении
циклогексанола и толуилендиизоцианата 2,4÷1,0 при следующем качественном и количественном соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 | 5,0 |
| Циклогексанол | 14,5 |
| Толуилендиизоцианат 80/20 | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 200 |
| Оксид хрома (III) | 4,0 |
| Полиэтиленполиамины | 12,0 |
В примере 6 взяты запредельные соотношения компонентов, содержание толуилендиизоцианата и циклогексанола выше верхнего заявляемого предела.
Свойства заявляемой полимерной композиции в сравнении с прототипом приведены в таблице.
Как видно из данных таблицы, заявляемая полимерная композиция, приготовленная по примерам 2-5 и 7-8 обладает повышенной скоростью ультразвука и акустическим импедансом. Коэффициент преобразования приемоизлучающих модулей для датчиков уровня топлива, залитых заявляемой полимерной композицией, по сравнению с прототипом, выше в 1,5÷2 раза, и они устойчивы к вибрационным воздействиям.
При содержании компонентов вне заявляемых пределах технические характеристики полимерной композиции и приемоизлучающих модулей на их основе ухудшаются.
Литература
1. Патент RU №2409603, опубл. 10.09.2010 г.
2. Патент SU №1733440, опубл. 15.05.1992 г.
Полимерная композиция для заливки пьезокерамических приемоизлучающих модулей, включающая эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу, алифатический аминный отвердитель, неорганические наполнители и модификатор, отличающаяся тем, что полимерная композиция в качестве неорганических наполнителей содержит оксид вольфрама (VI) и оксид хрома (III), а в качестве модификатора содержит циклогексанол и смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата при молярном отношении компонентов от 2,1÷1,0 до 2,5÷1,0 при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 100 |
| Эпоксидная алифатическая смола | 5,0÷15,0 |
| Алифатический аминный отвердитель | 12,0÷18,0 |
| Циклогексанол | 10,5÷12,5 |
| Указанная смесь 2,4- и 2,6- изомеров толуилендиизоцианата | 9,0 |
| Оксид вольфрама (VI) | 200÷300 |
| Оксид хрома (III) | 4÷6 |